Der Einsatz von Knie- und Hüftendprothesen ist heute eine der häufigsten durchgeführten Operationen. Bis 2040 wird ein weiterer Anstieg der in Deutschland durchgeführten Operationen um 38 % prognostiziert. Eine der Hauptursachen für ein frühzeitiges Versagen von Hüftimplantaten ist das „stress shielding“, das durch eine zu große Differenz der mechanischen Steifigkeit eines Implantats gegenüber der ursprünglichen Knochenstruktur zurückzuführen ist. Diesem Effekt kann durch eine bessere Übereinstimmung der mechanischen Eigenschaften zwischen dem Implantat und der zu ersetzenden Knochenstruktur entgegengewirkt werden. Um die mechanischen Eigenschaften von Implantaten zu charakterisieren, bedarf es hochpräziser Prüfmaschinen, die im menschlichen Körper auftretende Belastungen realitätsgetreu abbilden.
Aufgrund des sinkenden Patientenalters und dem damit gesteigerten Aktivitätslevel steigen die Anforderungen an die mechanische Belastbarkeit der Prothesen. Um diesen neuen Anforderungen gerecht zu werden, müssen neue Prüfmaschinen entwickelt werden, welche die höheren dynamischen Belastungen sowie die komplexen, mehrdimensionalen Prüfbewegungsabläufe abbilden können.
Der inhaltliche Schwerpunkt des Vorhabens liegt in der Entwicklung eines rein elektrischen, hochdynamischen Mehrkoordinaten-Prüfantriebs für überlagerte Tensions- und Torsionsbelastungen in biomedizinischen Prüfanwendungen. Das Teilprojekt des ICM beschäftigt sich dabei mit der Entwicklung einer hydrostatischen Gleitführung dieses Mehrkoordinatenantriebs: hier wird ein wasserbasiertes alternatives Fluid für die Führung eingesetzt, welches eine höhere Akzeptanz in Biolaboren erzielen kann und das übliche Hydrauliköl ersetzen könnte. Weiterhin wird die Funktion der erforderlichen Antriebskühlung sowie der Fluidversorgung über ein gemeinsames Aggregat integriert.
Projektpartner:
- DYNA-MESS Prüfsysteme GmbH
- EAAT GmbH Chemnitz Elektrische Automatisierungs- und Antriebstechnik
- Institut für Fertigungstechnik und Werkzeugmaschinen der Leibniz Universität Hannover
